Membrantechnologie könnte Lithium aus Wässern der Öl- und Gasförderung gewinnen
Neue Rohstoffquelle: Eine neuartige Membran könnte dabei helfen, eine neue Quelle des begehrten Rohstoffs Lithium zu erschließen – das bei der Erdöl- und Erdgasförderung anfallende Wasser. Denn dieses enthält ähnlich viel Lithium wie die Salzseen in Südamerika, aber bisher war die Extraktion ineffektiv und kaum möglich. Die neue Trennmembran könnte dies ändern, denn sie lässt Lithium durch, hält aber Natrium und andere Salze zurück, wie die Forscher berichten.
Lithium ist einer der begehrtesten Rohstoffe der Welt. Denn das weißlich-silbrige Alkalimetall ist Kernbestandteil der Lithium-Ionen-Akkus, die in fast jeder mobilen Technologie stecken – vom Handy bis zum Elektroauto. Schätzungen zufolge könnte die Nachfrage nach Lithium schon in naher Zukunft die aktuellen Fördermengen um das Vierfache übersteigen. Bisher wird das Metall vor allem aus Salzseen in Südamerika gewonnen, indem die Sole durch die Sonnenhitze konzentriert wird. Das auskristallisierende Lithiumsalz wird dann weiterverarbeitet.
Förderwässer als neue Lithiumquelle?
Doch es gibt noch ein Reservoir an Lithium, das bislang kaum genutzt wird: Das Wasser, das bei der Förderung von Erdöl und Erdgas als Nebenprodukt anfällt – beispielsweise beim Fracking. „Dieses Wasser enthält mit 100 bis 1.000 Milligramm pro Liter ähnlich hohe Lithiumkonzentrationen wie die Sole und fällt in großen Mengen an“, erklären Samuel Warnock von der University of California in Santa Barbara und seine Kollegen.
Allein in den USA werden mehr als zehn Milliarden Liter Wasser pro Tag in der Öl- und Gasförderung eingesetzt – meist als Fracking-Fluid oder um Öl und Gas aus dem Untergrund zu treiben. Könnte man dieses Lithium aus dem Förderabwasser abtrennen, wäre dies eine quasi nebenbei anfallende Rohstoffquelle für die Batterieproduktion. Bisher allerdings fehlt es an effektiven und kostengünstigen Methoden für diese Extraktion. Denn viele gängige Membranfilter schaffen es nicht, Lithium-Ionen von Natrium-Ionen und anderen Salzen abzutrennen.
Polymermembran mit kleinen Extras
Jetzt haben Warnock und sein Team dafür eine mögliche Lösung entwickelt: Sie haben eine Polymermembran chemisch so modifiziert, dass sie nun selektiv Lithium-Ionen durchlässt, aber Natrium und andere Ionen zurückhält. Ausgangspunkt war eine Membran aus Polynorbornen, einem Polymer aus fünfeckigen, durch eine zusätzliche Bindung verstrebten Kohlenwasserstoffen. In dieses Polymergerüst klinkten die Forscher Polyethylen- Seitenketten ein, um den Wassergehalt innerhalb der Membran zu regulieren. Mehr erfahren…
